JP7247334B2 - 海上船舶の最適ルートを決定するための装置 - Google Patents
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Description
・第1のステップ:t∈[ts,ts+1.5×Δt]として時間範囲の集合を初期化する。
・第2のステップ:ステージ上の異なる状態に到達/到着できる時間範囲を定義する。このステップは、隣接するステージに対する大まかな到着可能時間の範囲のみを与えてもよい。さらなる制約を以下で説明する。
Claims (13)
- 海上船舶の最適ルートを決定するための装置(100)であって、
前記海上船舶は、最少燃料消費量、最少電力消費量、最低排出量、最速到着予定時刻(ETA)、航海中の積荷への配慮、したがって荒天回避、最も安全な航海、船舶の構造的ストレスが最も少ないこと、航行中の乗客の快適さが最も高いことを含むがこれらに限定されないユーザの必要性に応じて、所定の出発時刻に所定の出発位置において出発することになっており、また、所定の目的地への到着時刻に所定の目的地位置に到着することになっており、
前記装置(100)が、
前記海上船舶の所定の運航速力、及び、所定の船舶性能モデルを記憶するように構成されたデータベース(101)と、
プロセッサ(103)と、
を備え、
前記プロセッサ(103)が、
前記所定の出発位置、前記所定の目的地位置、及び前記所定の運航速力に基づき、複数の状態ノードを作成するステップであって、各状態ノードがそれぞれの位置を示すことを特徴とするステップと、
前記複数の状態ノード、前記所定の出発時刻、及び前記所定の目的地への到着時刻に基づき、複数の時刻集合を決定するステップであって、前記複数の時刻集合が前記複数の状態ノードに関連付けられており、各時刻集合がそれぞれの状態ノードに関連付けられた到着時刻の範囲を示すことを特徴とするステップと、
前記複数の時刻集合を前記複数の状態ノードに追加して、複数の追加済み状態ノードを得るステップと、
前記複数の時刻集合及び前記所定の船舶性能モデルに基づき、時刻制約情報を決定するステップと、
前記複数の追加済み状態ノード、及び、前記時刻制約情報に基づき、複数の辺を作成するステップであって、前記複数の辺のうちの各辺が、前記複数の追加済み状態ノードのうちの1対の追加済み状態ノードに関連付けられており、各辺がそれぞれの最適化コストに関連付けられていることを特徴とするステップと、
前記複数の追加済み状態ノード、前記複数の辺、及び、前記所定の船舶性能モデルに基づき、グラフを作成するステップと、
予備的に作成された最適ルートアルゴリズムを前記グラフに適用して、前記出発位置と前記目的地位置との間で、前記海上船舶の予備的に画定された最適ルート経路を得るステップと、
前記予備的に画定された最適ルート経路に基づき遺伝的アルゴリズムを適用して、前記海上船舶の前記最適ルートを得るステップと、
を行うように構成される、
ことを特徴とする装置(100)。 - 請求項1に記載の装置(100)であって、
前記データベース(101)が、所定の測深情報を記憶するようにさらに構成され、
前記プロセッサ(103)が、前記複数の状態ノード及び前記測深情報に基づき、地理的制約情報を決定するようにさらに構成され、
前記プロセッサ(103)が、前記地理的制約情報にさらに基づき、前記複数の辺を作成するようにさらに構成されている、
ことを特徴とする装置(100)。 - 請求項1又は2に記載の装置(100)であって、
前記データベース(101)が、所定の天候情報を記憶するようにさらに構成され、
前記プロセッサ(103)が、前記所定の天候情報にさらに基づき、前記グラフを作成するようにさらに構成されている、
ことを特徴とする装置(100)。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の装置(100)であって、
前記それぞれの最適化コストが、以下の最適化コスト、すなわち前記海上船舶の電力消費量、前記海上船舶の燃料消費量、前記海上船舶の排出量、前記海上船舶のCO2、Sox、NOx、又はPMの排出量、前記海上船舶の積荷損失の危険性、前記海上船舶の構造の疲労損傷のうちの1つである、
ことを特徴とする装置(100)。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の装置(100)であって、
前記グラフが3次元グラフであり、
前記グラフが、経度に対する第1の次元、緯度に対する第2の次元、及び到着時刻に対する第3の次元を有する、
ことを特徴とする装置(100)。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の装置(100)であって、
前記予備的に画定された最適ルート経路が、ダイクストラアルゴリズム、ベルマン-フォードアルゴリズム、A*探索アルゴリズム、フロイド-ワーシャルアルゴリズム、ジョンソンのアルゴリズム、又はビタビアルゴリズムによって決定される、
ことを特徴とする装置(100)。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の装置(100)であって、
前記プロセッサ(103)が、前記予備的に画定された最適ルート経路に基づき、複数の個体を含むルートの母集団を決定し、前記複数の個体に対して遺伝的アルゴリズムを適用するようにさらに構成されている、
ことを特徴とする装置(100)。 - 請求項7に記載の装置(100)であって、
前記複数の個体のうちの各個体が、前記予備的に画定された最適ルート経路に関するそれぞれの位置偏差及び/又はそれぞれの到着時刻偏差に関連付けられ、
前記複数の個体の前記それぞれの位置偏差及び/又は前記それぞれの到着時刻偏差が互いに異なる、
ことを特徴とする装置(100)。 - 請求項7又は8に記載の装置(100)であって、
前記プロセッサ(103)が、前記複数の個体に対して、少なくとも1つの選択ステップ、突然変異ステップ、移入ステップ、及び/又は交差ステップを実行するようにさらに構成されている、
ことを特徴とする装置(100)。 - 請求項7から9のいずれか1項に記載の装置(100)であって、
前記プロセッサ(103)が、前記複数の個体から1つの個体を選択するようにさらに構成され、
前記選択された個体が、最適な総最適化コストに関連付けられ、
前記選択された個体が、前記海上船舶の前記最適ルートを形成する、
ことを特徴とする装置(100)。 - 請求項10に記載の装置(100)であって、
前記プロセッサ(103)が、前記複数の個体に基づき、前記グラフ及び/又は前記複数の辺を修正するようにさらに構成されている、
ことを特徴とする装置(100)。 - 海上船舶の最適ルートを決定するための装置(100)を動作させるための方法(200)であって、
前記海上船舶が、所定の出発時刻に所定の出発位置において出発することになっており、前記海上船舶が、所定の目的地への到着時刻に所定の目的地位置に到着することになっており、前記装置(100)が、データベース(101)及びプロセッサ(103)を備え、前記データベース(101)が、前記海上船舶の所定の運航速力、及び、所定の船舶性能モデルを記憶するように構成されており、
前記方法(200)が、
前記プロセッサ(103)により、前記所定の出発位置、前記所定の目的地位置、及び前記所定の運航速力に基づき、複数の状態ノードを作成するステップ(201)であって、各状態ノードがそれぞれの位置を示すことを特徴とするステップ(201)と、
前記プロセッサ(103)により、前記複数の状態ノード、前記所定の出発時刻、及び前記所定の目的地への到着時刻に基づき、複数の時刻集合を決定するステップ(203)であって、前記複数の時刻集合が前記複数の状態ノードに関連付けられており、各時刻集合がそれぞれの状態ノードに関連付けられた到着時刻の範囲を示すことを特徴とするステップ(203)と、
前記プロセッサ(103)により、前記複数の時刻集合を前記複数の状態ノードに追加して、複数の追加済み状態ノードを得るステップ(205)と、
前記プロセッサ(103)により、前記複数の時刻集合及び前記所定の船舶性能モデルに基づき、時刻制約情報を決定するステップと、
前記プロセッサ(103)により、前記複数の追加済み状態ノード、及び、前記時刻制約情報に基づき、複数の辺を作成するステップ(207)であって、前記複数の辺のうちの各辺が、前記複数の追加済み状態ノードのうちの1対の追加済み状態ノードに関連付けられており、各辺がそれぞれの最適化コストに関連付けられていることを特徴とするステップ(207)と、
前記プロセッサ(103)により、前記複数の追加済み状態ノード、前記複数の辺、及び、前記所定の船舶性能モデルに基づき、グラフを作成するステップ(209)と、
前記プロセッサ(103)により、予備的に作成された最適ルートアルゴリズムを前記グラフに適用して、前記出発位置と前記目的地位置との間で、前記海上船舶の予備的に画定された最適ルート経路を得るステップ(211)と、
前記プロセッサ(103)により、前記予備的に画定された最適ルート経路に基づき遺伝的アルゴリズムを適用して、前記海上船舶の前記最適ルートを得るステップ(213)と、
を含むことを特徴とする方法(200)。 - プロセッサ(103)によって実行されたときに、請求項12に記載の方法(200)を実行するためのプログラムコードを含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
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